题目

如图所示，图甲是“7V 7W”的灯泡L和电阻R1的电流随电压变化图像。将它们按图乙所示的电路连接。滑动变阻器上标有“20Ω 2.5A”字样。电源电压恒定。 （1） 只闭合开关S1 ， 滑片P位于a端，此时电流表的示数为0.5A，求电源电压。 （2） 当同时闭合开关S1和S2 ， 移动滑动变阻器的滑片P，使整个电路在安全工作状态下消耗的总功率为最大，求此时整个电路的最大电功率。 答案： 解：只闭合开关S1，滑片P位于a端，变阻器和灯L串联，变阻器接入了最大阻值20Ω，由图甲可知，此时灯L两端电压是2V，变阻器两端电压是 U2=IR2=0.5A×20Ω=10V 由串联分压规律可知，电源电压是 U=U2+UL=10V+2V=12V 答：电源电压是12V； 同时闭合开关S1和S2，灯L与R1并联后又与R2串联，移动滑动变阻器的滑片P，当灯泡正常发光时，此时灯泡的电流 I额=P额U额=7W7V=1A 由图甲可知R1的阻值是 R1=U1I1=3V0.3A=10Ω 当灯L正常发光时，R1两端电压为7V，此时R1的电流是 I1′=U1′R1=7V10Ω=0.7A 干路电流是 I总=I额+I1′=1A+0.7A=1.7A 这个电流值没有超过滑动变阻器的最大承受电流，电路为安全工作状态且此时电路的总功率最大，最大值是 P最大=UI总=12V×1.7A=20.4W 答：当同时闭合开关S1和S2，整个电路的最大电功率是20.4W。

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